Evaluation de l impact sur la qualité de l air du passage de la Vitesse Maximale Autorisée de la rocade de Bordeaux de 110 km/h à 90 km/h

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1 Evaluation de l impact sur la qualité de l air du passage de la Vitesse Maximale Autorisée de la rocade de Bordeaux de 11 km/h à 9 km/h N 41 Janvier 28 Le 21 juin 27, la Vitesse Maximale Autorisée (VMA) sur la rocade bordelaise est passée de 11 km/h à 9 km/h. Dans ce contexte, la Direction Interdépartementale des Routes Atlantique a mandaté AIRAQ, organisme de surveillance de la qualité de l air en Aquitaine, pour mettre en place une campagne de surveillance de la qualité de l air. Cette étude avait pour objectif de déterminer l impact de cet abaissement de la VMA sur la qualité de l air à proximité immédiate de la rocade. Pour ce faire, AIRAQ a mis en place un laboratoire mobile de surveillance sur deux périodes, l une au mois de juin, juste avant la modification de la VMA, et l autre en septembre. Ce document reprend les principales conclusions de l étude, dont le rapport complet est disponible sur le site Internet d AIRAQ. Introduction Cette étude a été réalisée en partenariat avec la Direction Interdépartementale des Routes Atlantique (DIRA). L intervention d AIRAQ visait à répondre à deux objectifs : Obtenir de premiers éléments quant à la qualité de l air à proximité immédiate de la rocade, et ce particulièrement pour des polluants traceurs du trafic routier Comparer les résultats obtenus pendant les deux campagnes, à savoir avant et après abaissement de la vitesse maximale autorisée (VMA) Moyens mis en oeuvre Les campagnes de mesures de la qualité de l air ont eu lieu : Du 9 au 2 juin 27 pour la période 11 km/h Du 6 au septembre 27 pour la période 9 km/h Ces périodes ayant été choisies pour avoir des conditions environnementales (trafic et météorologie) les plus proches possibles. Le laboratoire mobile, équipé d analyseur automatiques, a permis de mesurer en continu les teneurs de 4 polluants réglementés, utilisés couramment en traceurs du trafic routier, à savoir : Le dioxyde d azote (NO 2 ) Les oxydes d azote (NOx) Le monoxyde de carbone (CO) Les particules fines (PM1) Principaux résultats Implantation du laboratoire mobile Laboratoire mobile sur la rocade Les mesures en polluants réglementaires ont été comparées aux normes en vigueur ainsi qu aux valeurs enregistrées par certaines stations fixes déployées sur l agglomération bordelaise : la station de proximité automobile de Bordeaux-Gambetta ainsi que les stations urbaines de fond de Talence et Bordeaux-Grand Parc.

2 Conditions environnementales Le dioxyde d azote (NO 2 ) Données trafic nb véhicule/h H1 H3 H5 H7 11 km/h 9 km/h H9 H11 heure Trafic moyen journalier Semaine H13 H15 H17 H19 H21 H23 nb véhicule/h Trafic moyen journalier Week-end Les données de trafic sont issues du Centre Ingénierie de Gestion du Trafic (CIGT). Pendant les deux périodes d essais, les flux de trafic sont équivalents la semaine et un peu plus faibles le week-end pendant l étude de septembre. Au global, une diminution du trafic de 3 % est observée entre les deux campagnes H1 H3 H5 H7 H9 11 km/h 9 km/h H11 H13 heure H15 H17 H19 H21 H23 NO2 (µg/m 3 ) 5 A l échelle de l agglomération bordelaise, les teneurs en dioxyde d azote ont globalement augmenté entre les deux périodes. Ceci se traduit par des teneurs plus élevées, à la fois sur les stations de fond, et sur les teneurs en proximité automobile (place Gambetta, comme sur la rocade). Aussi, une évolution globale entre les deux périodes a été établie pour ce polluant et est présentée ci après. NO2 (µg/m 3 ) 5, Température et précipitations % + 17% Précipitations T ( C) Précipitations T ( C) NO2 (µg/m 3 ) % juin 1-juin 11-juin 12-juin Les températures moyennes sont de 2,9 C en juin et de 18,1 C en septembre. Les précipitations sont plus élevées sur la période de juin (35 mm sur 12 jours en juin contre 23 mm sur 2 jours en septembre). Aussi, un lessivage moins important de l atmosphère en septembre a pu influencer à la hausse les teneurs en polluants. Régime des vents 13-juin 14-juin Données météorologiques 15-juin 16-juin 17-juin 18-juin Précipitations : données Météo France, station de Mérignac 292, , ,5 22,5 36 1% 8% 6% 4% 2% % 22,5 157,5 Rose des vents juin juin 67, , m/s < V <= 3 m/s 3 m/s < V <= 5 m/s V > 5 m/s Même si les vitesses moyennes des vents sont équivalentes entre les deux périodes (3,1 m/s et 2,95 m/s), les régimes des vents sont très différents. En effet, sur la période de juin, les vents dominants sont d Ouest, alors que sur septembre, ils sont Nord-Est. Ceci a une incidence directe sur les résultats de la campagne, car durant la période de septembre, le laboratoire mobile est directement sous l influence de la rocade, situé au Nord- Nord-Est du laboratoire mobile. 6-sept 8-sept 1-sept 12-sept 14-sept 16-sept Données météorologiques 292,5 247,5 22,5 36 1% Force et direction des vents : données Météo France, station de Mérignac ,5 8% 6% 4% 2% % 18 Rose des vents 18-sept 2-sept 22,5 157, sept , sept 112,5 1 m/s < V <= 3 m/s 3 m/s < V <= 5 m/s V > 5 m/s Ce graphique met donc en lumière les éléments suivants : Des teneurs en dioxyde d azote les plus élevées sur la rocade, quelque soit la configuration Une augmentation globale des teneurs en dioxyde d azote sur l agglomération, liée à des conditions météorologiques moins favorables Une augmentation relative un peu plus contenue sur le site de la rocade par rapport aux autres sites pris en référence Respect des normes pour le dioxyde d azote Aucune valeur horaire n atteint les 2 µg/m 3, valeur équivalent au niveau d information et de recommandation à la population. Sur la rocade, la moyenne des deux campagnes dépasse la valeur limite annuelle fixée à 46 µg/m 3 pour 27. Ceci ne permet toutefois pas de déterminer le respect de cette valeur réglementaire calculée sur la base d une moyenne annuelle, fortement influencée par la saisonnalité des polluants.

3 Les oxydes d azote (NOx) Le monoxyde de carbone (CO) NOx (ppb) NOx (ppb) , CO (µg/m 3 ) CO (µg/m 3 ) BDX-Gambetta BDX-Gambetta Les oxydes d azote représentent la somme du dioxyde d azote, et du monoxyde d azote. Ce polluant est en général rencontré à des teneurs plus élevée à proximité immédiate des sources, étant par la suite rapidement oxydé en dioxyde d azote dans l atmosphère. Autant pour le dioxyde d azote, les teneurs étaient pratiquement équivalentes entre Gambetta et la rocade, autant pour les oxydes d azote, les teneurs sont 45 % plus élevées sur la rocade. Ceci est accentué en septembre, avec l apparition de pics en NOx élevés. Lorsqu on étudie de manière plus précise ces pics, ils s expliquent par la modification du régime des vents. La rose de pollution présentée ci-contre en est une illustration. Elle permet de voir qu en septembre, la présence de vents de Nord-Est a été une source majeure de pics de NOx. 22, Comme pour le NO 2, les teneurs en NOx ont globalement augmenté sur l agglomération bordelaise entre les deux périodes. Toutefois, l augmentation relative sur la rocade est plus élevée que celle observée sur Gambetta, ceci s expliquant en partie par le régime des vents favorable à de fortes teneurs au niveau du laboratoire mobile. NOx (ppb) % + 23% Respect des normes pour les oxydes d azote Les valeurs en NOx sur la rocade et sur Gambetta sont supérieures à la valeur annuelle établie pour la protection de la végétation. Toutefois, le respect de cette norme devant être établi en milieu rural, en absence de toute source, il n est pas surprenant que cette valeur soit dépassée sur ces sites. 292, , % 337, ,5 157, , ,5 Le CO n étant mesuré qu en proximité automobile, les valeurs observées sur la rocade ne seront comparées qu à celles de la place Gambetta. Les évolutions concernant ce polluant sont relativement disparates. Alors qu une forte augmentation est observée sur la place Gambetta, une diminution est observée sur la rocade. Aussi, alors que les valeurs moyennes étaient comparables entre les deux points de mesures en juin, une différence importante est observée en septembre. A noter que ces valeurs sont globalement faibles et proches de la limite de quantification des analyseurs, fixée pour ce polluant à 2 µg/m 3. CO (µg/m 3 ) % BDX-Gambetta - 38% Respect des normes pour le monoxyde de carbone Réglementairement, le CO ne doit pas dépasser les 1 µg/m 3 en moyenne sur 8 heures. Le tableau cidessous représente les valeurs maximales obtenues sur 8 heures lors des campagnes, et leur date d occurrence. La valeur maximale observée sur la rocade est plus de 1 fois inférieure à ce seuil réglementaire. Ceci s explique en partie par : La diminution globale des émissions de CO par les moteurs de voiture (meilleurs rendements de combustion, pots catalytiques) Les émissions plus faibles de CO à vitesse élevée, comparativement à ce qui est observé en centreville

4 Les particules fines (PM1) Approche statistique 5 5 PM 1 (µg/m 3 ) Talence BDX-Grand Parc BDX-Gambetta Au niveau national, les particules fines sont issues à 11 % du trafic routier. De plus, ce polluant a la faculté de se déplacer sur des distances plus importantes que les autres polluants d origine automobile. Aussi, il est dépendant à la fois de phénomènes locaux et globaux. Ceci est particulièrement visible sur les profils présentés cidessus. Toutes les courbes, que cela soit en site de fond ou de proximité, suivent les mêmes allures. PM 1 (µg/m 3 ) % Talence + 31 % Aussi, l évolution observée sur la rocade entre les deux périodes est d abord à rapprocher de phénomènes à l échelle de l agglomération bordelaise. Il faut toutefois noter que l augmentation observée sur la rocade fait partie des plus faibles en valeur absolue et est la plus faible en pourcentage. Respect des normes pour les particules fines Ni l objectif de qualité (3 µg/m 3 en moyenne annuelle), ni la valeur limite annuelle (4 µg/m 3 en moyenne annuelle), n ont été dépassé sur la rocade pendant l étude. Toutefois, comme pour le dioxyde d azote, le respect de ces valeurs devant s établir sur une base annuelle, ces éléments sont à prendre avec précaution. La valeur limite journalière (5 µg/m 3 ), pouvant être dépassée 35 fois par an n a pas été dépassée sur la rocade sur la période d études (4 dépassements à signaler à Gambetta sur la même période). Conclusion sur l analyse préliminaire PM 1 (µg/m 3 ) Etant donné la variabilité des conditions météorologiques, et en particulier des régimes de vents, l analyse préliminaire ne permet pas d établir l impact de la modification de la VMA sur la qualité de l air à proximité de la rocade. Les tendances observées sont globalement celles observées sur l agglomération, à des degrés divers. Aussi, l utilisation d outils statistiques permettant de mieux appréhender cet impact s est avérée nécessaire % BDX-Grand BDX- Parc Gambetta Talence BDX-Grand Parc BDX-Gambetta + 15 % Cette approche statistique a été réalisée en deux temps: Une analyse de type «ANOVA» permettant de déterminer si oui ou non le changement de vitesse a eu un impact sur les différents polluants mesurés Une modélisation par régression linéaire multiple afin de quantifier cet impact dans les cas où un impact a été avéré par l ANOVA ANOVA (ANalysis Of VAriance) L ANOVA est une méthode statistique qui permet de déterminer si l influence d un facteur (ici, la vitesse maximale autorisée) sur une variable (ici, la concentration en polluant) est significative, indépendamment des autres paramètres influents (météorologie, pollution de fond, ). Elle repose sur la comparaison entre deux modèles statistiques, l un ne prenant pas en compte le facteur en question, l autre le prenant en compte. La comparaison de ces deux modèles va permettre de tester, pour chacun des polluants, l hypothèse suivante : H : la prise en compte du facteur n a pas d effet significatif Contre l hypothèse H 1 : la prise en compte du facteur a un effet significatif Les estimations des deux modèles sont comparées aux mesures réelles, et permettent de déterminer une probabilité que H soit vraie, ou «p-value». En général, on considère que l hypothèse H est rejetée si cette «p-value» est inférieure à 5%. Autrement dit, l effet du facteur est reconnu si la «p-value» est inférieure à,5. Dans le cas de cette étude, toutes les «p-value» sont largement inférieures à,5, ce qui permet de déterminer que le passage à 9 km/h de la vitesse maximale autorisée sur la rocade a eu une influence sur les polluants mesurés. Reste donc à quantifier cet impact, ce qui est l objet de l utilisation de la régression linéaire multiple, présentée ci-après.

5 Régression linéaire multiple Principe et application à l étude Les modèles de régression permettent d établir une relation entre un ensemble de paramètres d influence (variables explicatives X) et les mesures réalisées lors de campagnes (Y). Les paramètres d influence peuvent être le même polluant mesuré ailleurs, des informations météorologiques, etc La technique consiste à estimer les concentrations en dehors des campagnes de mesures à partir des données expérimentales enregistrées pendant ces campagnes. Parmi les modèles possibles, le plus simple est le modèle linéaire : Y = a + a 1.X 1 + a 2.X a n.x n + résidu. Exemple d application : le dioxyde d azote (NO 2 ) La figure ci-après présente graphiquement la comparaison entre le modèle issu des mesures de juin et les mesures de septembre pour le NO 2, ainsi que la représentation en box-plot (voir glossaire) de la variable (Y sept_mes Y sept_mod ), représentant l impact de la vitesse maximale autorisée. Il apparaît que 73 % du temps, le modèle est au dessus de la mesure, signifiant qu un autre paramètre, non pris en compte dans la modélisation, influence les mesures à la baisse. Si on considère que ce paramètre est la modification de la vitesse, qui n est pas modélisée, cela permet d estimer l impact de la diminution de la vitesse en moyenne à 11 µg/m 3. La qualité du modèle peut être considérée comme moyenne (R 2 =,635). Dans le cadre de cette étude, un modèle de régression linéaire a été établi pour chacun des polluants, sur la base des mesures obtenues au mois de juin, ainsi que sur la base des paramètres influents (ou variables explicatives) mesurées au mois de juin. Synthèse de la régression linéaire multiple La démarche présentée pour le dioxyde d azote a été appliquée à l ensemble des polluants. La synthèse des résultats est présentée dans le tableau ci-après. A partir de ce modèle et des variables explicatives mesurées en septembre, des concentrations ont été estimées. L écart observé entre les concentrations estimées et les concentrations mesurées peut dans ce cas être imputé aux variables non prises en compte dans la modélisation, dont fait partie la vitesse maximale autorisée. Il ressort de cette analyse statistique une diminution significative pour les différents polluants, allant de 17% pour les PM1 à 37% pour le CO. Ces résultats sont toutefois à prendre avec précaution, en particulier vis-àvis de la qualité des modèles. Pour ce qui est des PM1, la bonne qualité des modèles s explique par un comportement global et une bonne corrélation des niveaux de fond en PM1 sur l agglomération. A l inverse, pour le CO, le fait que ce polluant ne soit pas mesuré en site de fond et que les niveaux mesurés soient très faibles, et proches des limites de détection des appareils engendre une qualité médiocre du modèle.

6 Principales conclusions Cette étude de l impact sur la qualité de l air du passage de la vitesse maximale autorisée (VMA) de la rocade à 9 km/h menée entre juin et septembre a permis de disposer de premiers éléments quant à la qualité de l air autour de cette infrastructure. Malgré les précautions prises pour se retrouver dans des conditions environnementales équivalentes, le régime des vents était très différent entre les deux campagnes, complexifiant l analyse des données. Ainsi, les teneurs en polluants sur la rocade, mais aussi sur les stations de référence ont augmenté sur les deux périodes, exception faite du CO qui a diminué sur la rocade entre les deux campagnes. Les augmentations observées en PM1, en NOx et en NO 2 étant du même ordre de grandeur que sur les stations de référence, il n était pas possible, par une analyse classique de déterminer l impact de la modification de la VMA sur la qualité de l air. Glossaire Oxydes d azote (NOx) Le terme «oxydes d azote» regroupe le dioxyde d azote (NO 2 ) et le monoxyde d azote (NO). Ces polluants sont issus à 46 % du trafic routier. Ils sont responsables d affections pulmonaires et favorise les infections. Monoxyde de carbone (CO) Le monoxyde de carbone provient du trafic automobile et du mauvais fonctionnement des chauffages. Il provoque maux de tête, vertiges. Il est mortel à forte concentration, en cas d exposition prolongée en milieu confiné. Particules fines (PM1) Les particules fines proviennent du trafic automobile, des chauffages fonctionnant au fioul ou au bois et des activités industrielles. Plus elles sont fines, plus ces poussières pénètrent profondément dans les voies respiratoires. Analyse de la variance (ANOVA) Méthode statistique permettant de déterminer si l influence d un facteur sur une variable est significatif. Elle est basée sur la comparaison de modèles statistiques. Aussi, une analyse statistique des données a été réalisée. Pour les polluants considérés, une ANOVA (ANAlysis Of VAriance) a été réalisée et a déterminé que l abaissement de la VMA avait un impact sur les teneurs mesurées. Une loi de régression linéaire multiple a donc été réalisée afin de quantifier cet impact. Au final, l impact moyen a été estimé entre -17% (PM1) et -37% (CO). Ces résultats sont toutefois à prendre avec précaution, en particulier vis-à-vis de la qualité des modèles établis. Cette qualité variable des modèles est dépendante de plusieurs paramètres et s explique soit par des aspects liés intrinsèquement au polluant considéré (CO mesuré uniquement sur les stations de proximité automobile, valeurs proches des limites de quantification des analyseurs ) mais aussi par des aspects liés à la campagne de mesure (saisonnalité des polluants, absence de données de vitesse à intégrer au modèle). Aussi, pour affiner et confirmer ces résultats, eux mêmes corroborés par les données calculées à l émission par l ADEME, un suivi sur du plus long terme de la qualité de l air à proximité de la rocade serait souhaitable. Box-plot (ou boîte à moustaches) Méthode de représentation graphique d une série de données, en résumant quelques unes de ces caractéristiques à savoir : Le maximum Le 3 ème quartile (délimitant les % des données les plus élevées) La médiane (séparant les données en deux groupes de même taille) Le 1 er quartile (délimitant les % des données les plus basses) Le minimum Surveillance de la Qualité de l Air en Aquitaine 13, allée James Watt Parc d activités Chemin Long Mérignac Cedex Tel : Fax : Le rapport complet est disponible sur le site